分节段施工大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁桥设计

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1、分节段施工大跨径变截面预应力混凝土连续箱梁桥设计　　摘要：以港珠澳大桥珠海连接线工程南琴路高架桥主桥为例，介绍了分节段施工大跨径变截面混凝土连续箱梁桥的设计，并作了结构静力分析，总结了几条设计经验，为类似桥梁设计提了参考。关键词：分节段施工；变截面；连续箱梁；设计中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：1工程概况港珠澳大桥珠海连接线工程是港珠澳大桥的重要组成部分，项目起于珠澳口岸人工岛，向西设拱北湾大桥、拱北隧道，沿鸭涌河西行，经茂盛围军事管理区，在昌盛大桥和前山河水闸之间设前山河特大桥跨越前山河，经中富工业园上跨南湾大道设南湾互通立交，从竹

2、仙洞水库东南侧前行，设南湾隧道，经银坑水库以西穿越将军山，在连屏工业区上跨南琴路洪屏段设横琴北互通立交，在珠海保税区北侧沿南琴路洪屏段两侧绿化带设南琴路高架桥继续西行至本项目终点洪湾，与西部沿海高速公路月环至南屏支线延长线连接，设洪湾枢纽互通。路线全长13.391km，主线隧长6.204m/2座，桥长5429.794m/2座，互通4座。5南琴路高架桥左右幅分离，主桥位于左幅起点处，跨径布置（40+2×60+40）m，是为跨越保税区北门设置的变截面预应力混凝土连续箱梁桥，花瓶式桥墩、钻孔灌注桩基础；引桥上部采用装配式预应力混凝土分体小箱梁及现浇预应

3、力混凝土连续箱梁，下部采用花瓶式桥墩、钻孔灌注桩基础，主桥桥型布置如（图1）。2主桥箱梁设计2.1结构尺寸拟定主桥上部为（40+2×60+40）m四跨一联预应力混凝土变截面连续箱梁，单箱三室截面（如图2）。箱梁顶板宽15.75m，底板宽10.75m，悬臂宽度2.5m；根部梁高3.8m，跨中梁高2.6m，梁高从跨中至主墩处按二次抛物线变化；顶、底板厚度25cm，在横梁处5m范围内变化至45cm；正常段腹板厚50cm，节段施工缝至横梁处腹板厚90cm，在横梁处及箱梁后浇节段距施工缝1.5m处，腹板厚度在5m范围内由50cm变化至90cm；梁端设1.5

4、m端横梁，墩顶设2.5m中横梁（如图3）；横桥向底板保持水平，调节腹板高度使箱梁顶面形成2%横坡；图1主桥桥型布置图（单位：cm）图2箱梁断面图（单位：cm）图3箱梁一般构造图（单位：cm）2.2预应力设计5按部分预应力A类构件设计，箱梁纵向预应力（见图4）采用13φs15.2和11φs15.2的钢绞线，其中中跨采用13φs15.2，边跨采用11φs15.2，钢束张拉控制应力бk=0.75Ryb，设计张拉吨位分别为252.1t、213.3t；预应力钢束采用大吨位群锚体系，梁端采用张拉端锚具锚固，节段施工缝处采用连接器接长；预应力管道采用塑料波纹管

5、，真空压浆技术，以确保灌浆质量，提高材料耐久性；箱梁断面上，每个腹板内每束钢束布置2束；张拉方式除第2跨两端张拉外，其余均单端张拉。2.2施工设计图4箱梁预应力钢束布置图（单位：cm）预应力混凝土连续箱梁桥施工方案，通常采用满堂支架整体现浇，跨度较大时采用挂篮悬臂浇筑，但前者一般适用于桥梁联长不长的情下，后者又需要价格较为昂贵的挂篮设备，且梁体分成较多的施工节段，不仅增加了锚具及张拉设备的数量，也大大增加施工工期。本桥一联四跨长达200m，若满堂支架整体现浇，一则需要支架数量多，临时工程费用高；二则桥下南琴路交通量较大，不宜长期占用；三则一次性浇

6、筑工作量大，不利于质量控制；四则钢束张拉长度大，预应力损失多，容易导致桥梁后期运营较大下挠；再则，若挂篮悬臂浇筑，3个T构，需6对挂篮，很不经济；5因此，本桥采用分节段满堂支架现浇，共4个施工节段（见图3），施工缝设在距离主墩L/5处（恒载弯矩零点）；即第一施工节段为第2跨，向第1跨方向延伸8m，向第3跨方向延伸12m，节段长度80m；第二施工节段第3跨，向第4跨方向延伸8m，节段长度56m；第三施工节段为第1跨，第四施工节段为第4跨，节段长度均32m。本施工过程为：1、完成下部结构包括桩基、承台、桥墩；2、搭设第一施工节段满堂支架，按120%节

7、段重预压，预压时间不得小于7天，且最后7天支架沉降量不得大于3mm；准确测定立模标高，根据计算预拱度调整标高并架立模板；绑扎钢筋，浇筑该节段箱梁混凝土；进行混凝土养生，待混凝土强度及弹性模量达到设计值的90%以上且养生时间不少于7天，拆除模板，张拉本节段预应力钢束，并对管道压浆；徐徐拆除本节段施工支架，做好沉降与变形的观测；3、按照步骤2完成第二～四施工节段的施工。2.3结构静力分析结构静力分析采用MidasCivil52006，按照空间梁单元分析，全桥共离散为177个单元、178个节点，施工过程模拟为5个施工阶段和1个运营阶段；荷载包括：结构自

8、重，混凝土容重取26.25kN/m3；预应力；护栏；桥面铺装，铺装厚度10cm，考虑到铺装不均匀及后期加铺，计算按12cm计；汽车活载，